República Bolivariana de Venezuela

La Universidad del Zulia

Facultad de IngenieríaNúcleo Maracaibo

Ciclo BásicoDepartamento de

Física Asignatura:

Laboratorio de Física IIProfesora: Yolissa Vega

Práctica N° 8:Fuerza sobre la carga en movimiento

Observar la desviación del rayo de electrones en campos eléctricos de tensión continua y alterna.Observar la desviación del rayo de electrones bajo la influencia de un campo magnético no homogéneo.Analizar el comportamiento de una carga eléctrica en movimiento, bajo la influencia de un campo magnético homogéneo y determinación cuantitativa de la carga específica (q/m) de los electrones.

Objetivos:

Equipo y material necesario:

Tubo de rayo filiforme con bobinas de Helmholtz.

Imán

Fuente de alimentación DC y AC. Cable para conexiones.

Tubo de desviación con placas paralelas incorporadas.

1 2 3 4 5

Marco Teórico:

Se trata de un campo que ejerce fuerzas (denominadas magnéticas) sobre los materiales. Al igual que el campo eléctrico también es un campo vectorial, pero que no produce ningún efecto sobre cargas en reposo (como sí lo hace el campo eléctrico en dónde las acelera a través de la fuerza eléctrica). Sin embargo el campo magnético tiene influencia sobre cargas eléctricas en movimiento.

Campo Magnético

Se refiere a la dimensión de las fuerzas electromagnéticas relacionada a cómo se distribuyen las cargas que se mantienen en movimiento. Estas fuerzas surgen cuando se mueven partículas cargadas, tal como ocurre con los electrones. En el caso de los imanes, el movimiento produce líneas de campo magnético que salen y vuelven a entrar al cuerpo, generando el magnetismo.

Fuerza Magnética

Marco Teórico:

Una partícula cargada que está en una región donde hay un campo eléctrico, experimenta una fuerza igual al producto de su carga por la intensidad del campo eléctrico Fe=q·E.

Si la carga es positiva, experimenta una fuerza en el sentido del campo.

Si la carga es negativa, experimenta una fuerza en sentido contrario al campo.

Si el campo es uniforme, la fuerza es constante y también lo es, la aceleración.

Movimiento en un campo eléctrico.

Marco Teórico:Movimiento en un campo

magnéticoUna partícula que se mueve en un campo magnético experimenta una fuerza Fm=q·vxB. El resultado de un producto vectorial es un vector de :

módulo igual al producto de los módulos por el seno del ángulo comprendido qvB senq .

dirección perpendicular al plano formado por los vectores velocidad v y campo B.

y el sentido se obtiene por la denominada regla del sacacorchos. Si la carga es positiva el sentido es el del producto vectorial vxB (ver fig.1) , Si la carga es negativa el sentido de la fuerza es contrario al del producto vectorial vxB (ver fig.2) .

Una partícula cargada describe órbita circular en un campo magnético uniforme.

Fig.1

Fig.2

Marco Teórico:

La regla de la mano derecha establece que si se extiende la mano derecha sobre el conductor en forma de que los dedos estirados sigan la dirección de la corriente, el pulgar en ángulo recto con los demás dedos indicará el sentido de desplazamiento del polo norte de una aguja imantada.

El campo creado por la corriente eléctrica a través de un conductor recto como todo campo magnético, está integrado por líneas que se disponen en forma de circunferencias concéntricas dispuestas en planos perpendiculares al conductor.

Regla de la mano derecha

Marco Teórico:

El electromagnetismo es la parte de la electricidad que estudia la relación entre los fenómenos eléctricos y los fenómenos magnéticos. Los fenómenos eléctricos y magnéticos fueron considerados como independientes hasta 1820, cuando su relación fue descubierta por casualidad.

ElectromagnetismoUn inductor o bobina es un componente pasivo de un circuito eléctrico. que, debido al fenómeno de la autoinducción , almacena energía en forma de campo magnético.

Bobina

Una bobina de Helmholtz es un dispositivo para la producción de una región de campo magnético casi uniforme. Se llama así en honor al físico alemán Hermann von Helmholtz.

Bobinas de Helmholtz

Procedimiento previo:1. Determinar la relación carga-masa del electrón manteniendo el voltaje anódico

constante y la corriente en las bobinas de Helmholtz variable.

11. Mida el radio derecho e izquierdo de la trayectoria circular. Repita el procedimiento 3 veces. Con los valores obtenidos calcule el radio promedio y anote el resultado en la tabla N° 1.

12. Varíe la intensidad en las bobinas de Helmholtz y repita el procedimiento anterior hasta completar la medición de los radios en la tabla N° 1.

13. Calcule el Campo Magnético (B) producido por las bobinas de Helmholtz y la relación carga-masa del electrón para cada caso y anótalos en la tabla N° 1. Utilice las ecuaciones:

14. Determine el valor promedio de la relación carga-masa del electrón y calcule el porcentaje de error, sabiendo que (q/m) = 1,76.1011 C/Kg. Utilice la expresión:

BHR

iNB

23

0 5

4

100%

Teórico

m

q

alExperimentm

qTeórico

m

q

E

22

2

rB

V

m

q A

Procedimiento previo:

2.Determinar la relación carga-masa del electrón manteniendo la corriente en las bobinas de Helmholtz constante y voltaje anódico variable.

21.Repita el paso 1.1. Anote el resultado en la tabla N° 2.22.Varíe el voltaje anódico y repita el procedimiento anterior hasta completar la medición de los radios en la tabla N° 2.23.Repita el paso 1.3. Anote el resultado en la tabla N° 2.24.Repita el paso 1.4.

Procedimiento experimental:1. Determinar la relación carga-masa del electrón manteniendo el voltaje anódico

constante y la corriente en las bobinas de Helmholtz variable.

VOLTAJE ANÓDICO:

VA

(Voltios)

CORRIENTES

EN LAS BOBINAS: i(Amperios)

RADIO DE LA TRAYECTORIA CIRCULAR: r

CAMPO MAGNÉTICO:

B(Tesla)

RELACIÓNCARGA-MASA:

q/m(Coul/Kg)r i zq

(cm)rder

(cm)rprom

(cm)rprom

(m)

558 2.45 3 4 3.5 0.035 8.2x10 -3 1.35x1010

3 4 3.5 0.035 8.2x10 -3 1.35x1010

3.2 4 3.6 0.036 7.97x10 -3 1.35x1010

558 3.29 2.5 2 2.25 0.0225 0.0171 7.53x109

2.5 2 2.25 0.0225 0.0171 7.53x109

2.5 2 2.25 0.0225 0.0171 7.53x109

558 3.88 2 2.5 2.25 0.0225 0.0202 5.40x109

2 2.5 2.25 0.0225 0.0202 5.40x109

2 2 2 0.02 0.0227 5.41x109

(q/m)promed io

(Coul/Kg)%E

(q/m)8.81x109 94.99%

Tabla 1

Procedimiento experimental:

2. Determinar la relación carga-masa del electrón manteniendo y la corriente en las bobinas de Helmholtz constante y el voltaje anódico variable.

VOLTAJE ANÓDICO

: VA

(Voltios)

CORRIENTES

EN LAS BOBINAS: i(Amperios)

RADIO DE LA TRAYECTORIA CIRCULAR: r

CAMPO MAGNÉTICO:

B(Tesla)

RELACIÓNCARGA-MASA:

q/m(Coul/Kg)r i zq

(cm)rder

(cm)rprom

(cm)rprom

(m)

482 3.34 2 3 2.5 0.025 0.0156 6.33x109

2 3 2.5 0.025 0.0156 6.33x109

2.5 2.5 2.5 0.025 0.0156 6.33x109

422 3.34 2 2 2 0.02 0.0195 5.54x109

2 2.5 2.25 0.0225 0.0173 5.57x109

2 3 2.5 0.025 0.0156 5.54x109

558 3.34 2 2.3 2.15 0.0215 0.0182 7.28x109

2.5 3 2.75 0.0275 0.0142 7.31x109

3 2.5 2.75 0.0275 0.0142 7.31x109 (q/m)promed io

(Coul/Kg)%E

(q/m)6.39x109 96.36%

Tabla 2

Procedimiento experimental:

Grupo 3